Projet EISE4 : Apprenez à réaliser un appareil de modulation vocale : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Dans ce instructable, vous passerez par toutes les différentes étapes pour réaliser un appareil qui ajoute des effets sonores (un délai et un écho). Cet appareil se compose principalement d'un microphone, d'une carte DE0 Nano SoC, d'un haut-parleur, d'un écran et d'un capteur infrarouge. Selon la distance que vous vous tenez du capteur infrarouge, un effet sera réalisé. L'écran est là pour imprimer la FFT.

Nous avons utilisé une carte SoC De0 Nano et deux PCB y sont connectés. Ce sont des circuits analogiques sur lesquels nous avons soudé chaque composant dont nous avons besoin.

Étape 1: Architecture

Voici l'architecture à laquelle nous avons d'abord pensé avant de démarrer le projet. Nous avons d'abord le microphone qui réalise l'acquisition du signal, qui est ensuite amplifié avec l'amplificateur de tension. Il est ensuite connecté à la broche ADC de la carte DE0 Nano Soc, qui calcule la FFT et l'imprime sur un écran. Les sorties de la carte sont ensuite connectées à un DAC, avant d'être amplifiées et connectées au haut-parleur.

A ce stade du projet nous n'avons pas pensé à l'utilisation d'un capteur infrarouge, que nous avons assimilé plus tard dans le projet.

Étape 2: Matériaux

Pour réaliser ce projet, nous avons utilisé les composants suivants:

- Microphone

- Haut-parleur

- Carte DE0 Nano Soc

- Convertisseur analogique-numérique (intégré à la carte DE0 Nano Soc)

- Convertisseur numérique-analogique (MCP4821)

- Amplificateur de puissance audio (LM386N-1)

- Amplificateur de tension avec contrôle automatique de gain

- Régulateur de tension qui génère -5V (MAX764)

- Capteur infrarouge (GP2Y0E02A)

- L'énergie solaire qui génère 5V (alimentation)

- Écran (qui imprime la FFT)

Étape 3: Premier PCB - Avant De0 Nano SoC

Ce premier circuit analogique contient le microphone (MC1), l'amplificateur de tension avec contrôle automatique de gain (la partie du circuit connectée à l'amplificateur opérationnel) et le régulateur de tension qui génère -5V (MAX764).

D'abord le microphone capte le son, puis le son est amplifié avec l'amplificateur de tension; la tension passe de 16mV à 1,2V environ. Le régulateur de tension n'est là que pour alimenter l'amplificateur opérationnel.

La sortie de l'ensemble du circuit est liée à la broche ADC de la carte DE0 Nano Soc.

Étape 4: Deuxième PCB - Après la carte De0 Nano SoC

Les entrées de ce deuxième circuit analogique sont connectées à différentes broches de la carte DE0 Nano Soc, qui sont les broches CS, SCK et SDI. Ces entrées sont ensuite connectées au DAC (MCP4821), qui est ensuite connecté à l'amplificateur de puissance audio (LM386N-1). Nous avons enfin le haut-parleur.

L'ensemble de ce circuit est alimenté en 5V provenant de la carte DE0 Nano Soc, et sa masse est connectée à la DE0 Nano Soc et à la masse du premier PCB.

Étape 5: Communication entre PCB et De0 Nano SoC

Le signal qui vient du microphone est connecté à l'ADC de la carte. L'ADC est connecté au HPS et nous avons un NIOS II qui est utilisé pour contrôler l'écran. Pour communiquer, le HPS et le NIOS II utilisent une mémoire partagée. Nous avons un code C exécuté dans le HPS qui reçoit des valeurs de l'ADC et fait quelques effets sur le son. Le résultat est ensuite envoyé au PCB suivant via un fil SPI qui est connecté sur un GPIO de la carte. Nous avons également un code C exécuté dans le NIOS II en même temps. Ce programme est là pour contrôler l'écran et afficher un spectre FFT.

Étape 6: Comment faire des effets sonores avec un capteur infrarouge ?

Dans ce projet, nous n'utilisons qu'un seul effet sonore, qui est le retard du son. Pour activer cet effet, nous avons décidé d'utiliser le capteur infrarouge. Le capteur qui est connecté à l'ADC intégré de la carte a une valeur entre 60 et 3300. On a une valeur proche de 3300 quand on est près du capteur et on a une valeur proche de 60 quand on en est loin. Nous avons choisi d'activer le delay uniquement si la valeur est supérieure à 1800, sinon le son est directement envoyé au SPI.